El complejo ADN-histona contenido en el núcleo se llama cromatina y se condensa para formar cromosomas que consisten en una sola cromátida o cromátidas hermanas, dependiendo de la etapa del ciclo celular.

Un cromosoma eucariota funcional debe tener un centrómero, una secuencia de ADN que une las cromátidas hermanas.

El centrómero es también donde se construyen los cinetocoros después de que el cromosoma se ha replicado. Estos complejos de proteínas permiten que los microtúbulos del huso muevan los cromosomas durante la división celular.

Dependiendo de la ubicación del centrómero, los cromosomas pueden existir en cuatro configuraciones principales.

En la configuración metacéntrica, el centrómero está centrado, lo que da como resultado brazos de longitudes similares.

Mientras que, en la configuración submetacéntrica, el centrómero está descentrado, lo que da como resultado brazos de diferentes longitudes.

En la configuración telocéntrica, el centrómero se encuentra en el extremo del cromosoma, lo que da como resultado brazos largos y únicos.

En los cromosomas acrocéntricos, el centrómero se encuentra cerca del extremo, dando la apariencia de un "tallo" y un "bulbo".

Estas diversas configuraciones ocurren de forma natural, lo que las hace útiles para identificar cromosomas específicos. Por ejemplo, el cromosoma Y humano es acrocéntrico.

Cada cromátida también debe tener telómeros, que consisten en secuencias repetitivas de nucleótidos no codificantes, en sus puntas.

Los telómeros protegen y estabilizan los extremos de los cromosomas. Si un cromosoma se rompe, comenzará a degradarse en el extremo recién creado, que carece de telómero.

Finalmente, un cromosoma debe tener múltiples orígenes de replicación, secuencias de nucleótidos que determinan dónde comienza la replicación del ADN.

Los cromosomas humanos contienen aproximadamente 30.000 orígenes de replicación para acelerar el proceso de replicación. Si un cromosoma humano solo contuviera un origen de replicación, se necesitaría más de un mes para replicar un solo cromosoma.

Cuando cada cromosoma se replica, comenzando en múltiples orígenes de replicación, las cromátidas hermanas resultantes se mantienen unidas en el centrómero con telómeros en sus puntas.

Justo antes de la división celular, los cromosomas se encuentran en su estado más condensado. Esta es la razón por la que las observaciones de los cromosomas se realizan a menudo en este punto del ciclo celular.

Un cromosoma eucariota funcional debe contener tres elementos: un centrómero, telómeros y numerosos orígenes de replicación.

El centrómero es una secuencia de ADN que une cromátidas hermanas. Aquí es también donde se construyen los cinetocoros, complejos de proteínas a los que se adhieren los microtúbulos del huso, después de que se replica el cromosoma. Los cinetocoros permiten que los microtúbulos del huso muevan los cromosomas dentro de la célula durante la división celular.

Los telómeros consisten en secuencias repetitivas de nucleótidos no codificantes, en sus puntas. Estas secuencias suelen ser similares en todas las especies. Por lo general, consisten en unidades repetidas de adenina o timina seguidas de múltiples nucleótidos de guanina. Los telómeros protegen y estabilizan los extremos de los cromosomas. Si un cromosoma se rompiera, comenzaría a degradarse en el extremo recién creado, que carece de telómero.

Orígenes de la replicación y los ARS

Los cromosomas eucariotas también deben tener numerosos orígenes de replicación, que son secuencias de nucleótidos que determinan dónde comienza la replicación del ADN. Si bien aún no se ha cuantificado el número exacto de orígenes de replicación en el genoma humano, se necesitarían al menos 30.000 para que la replicación ocurra de manera oportuna. Si los cromosomas humanos contuvieran un solo origen de este tipo, por ejemplo, se necesitaría más de un mes para replicar un solo cromosoma.

Si bien se ha establecido la importancia de los orígenes de la replicación, la definición de estas secuencias ha resultado difícil. Sin embargo, algunos experimentos con levadura han identificado algunos candidatos. Cuando ciertas secuencias cromosómicas se agregan a una célula de levadura como una molécula de ADN circular extracelular, se replican de forma autónoma. Esto da a estas secuencias su nombre: secuencias de replicación autónoma (ARS). Es probable que algunos ARS correspondan a orígenes de replicación que funcionan dentro del genoma de la levadura. Sin embargo, algunos de ellos no se encuentran a lo largo de un tramo de ADN que esté fuertemente asociado con el inicio de la replicación.

En los mamíferos, como los humanos, y otros eucariotas más complejos, el origen de las secuencias de replicación está mal definido. Esto se debe a que probablemente se definan por una combinación de secuencia de nucleótidos, proteínas asociadas y estructura de cromatina.

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